计算机焊接过程控制智能语音卡研制

论文摘要

焊接过程是一个变化参数多、参数变化速度快、现场干扰强的十分复杂的过程,焊接机器人现场运行的稳定性必然受到一定影响。传统的计算机焊接过程信息提示均以声光方式简单告警,这种方式首先因为对操作者的学习记忆要求而导致焊接生产效率下降;并且声光告警不能过于复杂, 含义有限,不能完全表征焊接过程复杂变化情况。为了使焊接机器人操作者对焊接临界状态或极限不正常情况及时监控, 避免焊接中断和焊接事故,本文依据管道弧焊机器人工作原理,采用语音集成电路UM5100 的语音合成算法, 设计了基于有限词汇的语音提示卡,并在管道弧焊机器人上进行了调试运行。取得了满意的效果。语言卡作为管道弧焊机器人的一个子系统,采川严格的抗干扰技术与主机通信,以满足焊接现场干扰强的情况。本文采用数据个数、参数类别和异或数三重校验方式,确保多机通讯可靠,完全满足控制要求。本文采用面向对象的技术,并利用ProtCl 99 Se 和C 语言、汇编语言 (asSembly language)丌发工具,开发了一套适用于全位置管道弧焊机器人 的智能软件操作平台, 设计了语音单元的硬件及软件系统,并建立了完整的 主从通信系统。经过系统联合凋试,结果表明,语音提示卡能对焊按过程进 行有效监控,增强了管道弧焊机器人控制系统的稳定性,提高了焊接效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 语音合成技术简介
• 1.1.1 语音合成的简化模型
• 1.1.2 语音合成的分类
• 1.2 语音技术在焊接过程中的应用
• 1.3 本文的研究工作
• 1.3.1 硬件系统建立
• 1.3.2 软件系统开发及相应研究内容
• 1.3.3 系统联调
• 第2章 管道弧焊机器人分布式控制系统
• 2.1 主机计算机控制系统
• 2.1.1 控制系统总体方案的选择
• 2.1.2 主机的数据系统
• 2.1.3 主机的操作系统
• 2.2 各从机控制功能
• 2.3 语音提示在管道弧焊机器人中的应用
• 2.4 本章小结
• 第3章 焊接过程语音卡的人机界面
• 3.1 管道全位置自动焊接机上位机人机界面
• 3.2 焊接自诊断操作平台
• 3.3 上位机子平台中的语音提示
• 3.3.1 设备调试软件操作平台
• 3.3.2 焊接预演操作平台
• 3.3.3 焊接实时控制操作平台
• 3.3.4 焊前调整操作平台
• 3.3.5 焊接工艺测试软件操作平台
• 3.4 本章小结
• 第4章 焊接过程语音卡硬件设计
• 4.1 语音芯片分析
• 4.1.1 UM5100 语音芯片选择
• 4.1.2 UM5100 结构与工作原理
• 4.1.3 语音芯片UM5100 的语音合成算法
• 4.2 语音卡硬件设计
• 4.2.1 焊接过程语音提示卡微处理器选择
• 4.2.2 焊接过程语音卡提示系统结构框图
• 4.2.3 系统总线扩展
• 4.2.4 语音数据存储器的扩展
• 4.2.5 外部模拟滤波电路
• 4.2.6 功率放大电路
• 4.3 本章小结
• 第5章 串行通信设计
• 5.1 上位机串行接口
• 5.2 下位机串行接口
• 5.2.1 MCS51 单片机串口构成
• 5.2.2 串行口控制寄存器SCON
• 5.2.3 波特率设计和PCON 中的波特率选择位
• 5.2.4 串行接口的工作方式
• 5.3 语音卡通讯网络与协议
• 5.3.1 通讯网络的硬件组成
• 5.3.2 通讯协议
• 5.4 串行通信软件设计
• 5.4.1 语音卡串行通信发送程序
• 5.4.2 语音卡串行通信接收程序
• 5.4.3 上位机串行通信接收程序
• 5.4.4 上位机串行通信发送程序
• 5.5 本章小结
• 第6章 焊接过程语音卡软件设计
• 6.1 语音卡软件系统总体结构
• 6.2 焊接语音卡语音合成软件设计
• 6.3 焊接语音卡调试键盘设计
• 6.4 调整单元软件设计
• 6.4.1 调整过程的总体结构
• 6.4.2 调整过程的各个子模块
• 6.4.3 键盘响应结构
• 6.5 语音合成子程序
• 6.6 工作模块
• 6.7 预演模块
• 6.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢